Estudio de la estabilidad de tamaño de las nanopartículas de oro catalíticamente activas de diámetro inferior a 2 nm...

Área de la Ciencia:

• Ciencia de los nanomateriales
• La electroquímica
• Catálisis

Sus antecedentes:

• Las nanopartículas de oro sub-2 nm (Au NPs) exhiben propiedades catalíticas únicas.
• Los estabilizadores juegan un papel crucial en el tamaño y la estabilidad de las nanopartículas.
• La comprensión de la estabilidad NP es clave para el desarrollo de electrocatalizadores eficientes.

Objetivo del estudio:

• Investigar la estabilidad de tamaño de las nanopartículas Au estabilizadas con cloruro de tetrácio (THPC Au NPs) en comparación con las Au NPs más grandes estabilizadas con citrato (Cit Au NPs).
• Evaluar el impacto de las condiciones electroquímicas, el bromuro y el ozono en la estabilidad de tamaño de NP.
• Evaluar la actividad electrocatalítica de las APN de THPC para la reducción de CO2 y la evolución del hidrógeno.

Principales métodos:

• Síntesis y caracterización de las NP Au THPC de 1,5 a 2,0 nm y las NP Au Cit de 4 nm.
• Voltametría de desprendimiento anódico para evaluar los potenciales de disolución oxidativa.
• Ciclo electroquímico en electrolitos ácidos para estudiar la formación y reducción de óxidos superficiales.
• Exposición al bromuro y al ozono para inducir la maduración y agregación de Ostwald.
• Análisis comparativo de los cambios en el tamaño del NP a lo largo del tiempo en diferentes condiciones.

Principales resultados:

• THPC Au NPs exhiben un potencial de disolución oxidativa significativamente más bajo en comparación con Cit Au NPs y oro a granel.
• Un solo ciclo electroquímico en el electrolito ácido hace que las THPC Au NPs aumenten de tamaño de ~ 2 nm a ~ 4 nm.
• Los NP de THPC Au se someten a la maduración de Ostwald en presencia de bromuro y a la agregación tras la exposición al ozono, aumentando el tamaño de los NP.
• THPC Au NPs demuestran una mayor actividad electrocatalítica para la reducción de CO2 y la evolución del hidrógeno en comparación con Cit Au NPs.
• Cit Au NPs muestran una estabilidad de tamaño superior en todas las condiciones probadas.

Conclusiones:

• Los NP Au sub-2 nm con estabilizadores débiles como el THPC son altamente reactivos pero sufren de una baja estabilidad de tamaño.
• La disolución oxidativa, la maduración de Ostwald y la agregación son desafíos significativos para los pequeños electrocatalizadores Au NP.
• Las propiedades dependientes del tamaño y la elección del estabilizador influyen críticamente en la reactividad y la estabilidad de NP en aplicaciones electroquímicas.
• Se necesitan más investigaciones para desarrollar estrategias de estabilización sólidas para pequeñas Au NP en catálisis.